可控矽整流設備的移相脈衝發生器的製作方法

2023-11-11 06:30:17

專利名稱：可控矽整流設備的移相脈衝發生器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於控制或調節交、直流電功率變換的設備，更確切地說是一種可控矽整流器中可控矽控制極的觸發器。
現有的可控矽整流器如通信企業中廣泛應用的DZ603系列自動穩壓穩流可控矽整流器，採用三相橋式半控整流電路，其系統方案可見《通信用可控矽整流器》一書中P96所示框圖。其中移相脈衝發生器，用以控制整流電路中可控矽的控制極，改變移相脈衝發生器輸出電壓的相位，則可改變可控矽的導通時間，從而獲得大小可調的直流輸出電壓。
可控矽整流設備中，常用的產生可控矽觸發極觸發電壓的移相脈衝發生器有阻容移相式電路、單結電晶體觸發電路、利用三極體構成鋸齒波同步電壓的觸發電路以及利用交直流迭加進行移相的電晶體觸發電路等。DZ603系列自動穩壓穩流整流設備則採用由鋸齒波發生器、移相控制電路和脈衝形成電路組成的鋸齒波同步移相脈衝發生器。這些觸發電路存在的共同問題是元件互換性差，控制的非線性，不易準確掌握設計計算精度。
標準的集成化移相脈衝發生器，如國內常用的kc－1、kc－4型等，有耗電少、調試維修方便等優點，但仍有計算不精確、輸出幅度不定等缺點。其內部電路及其工作原理分析可見《現代通信電源》一書的P80－P89。
本實用新型的目的是在kc－1型集成移相脈衝發生器內部線路原理的基礎上，用一塊雙集成運算放大器及適當的電阻、電容、二極體組成高線性控制、可以簡單精確計算可控矽通導時間的可控矽移相脈衝發生器，並在DZW11型程控電話交換機專用穩壓穩流可控矽整流設備中用作移相脈衝發生器。
以下結合附圖詳細說明本實用新型的技術。
附

圖1已有技術採用kc－1型集成觸發器構成的可控矽移相脈衝發生器電路圖。
附圖2改進的可控矽移相脈衝發生器電路圖。
附圖3改進的可控矽移相脈衝發生器電路各點波形圖。
附圖4本實用新型在DZW11型可控矽整流設備中的實施連接圖。
附圖1，已有技術採用kc－1型集成觸發器構成的可控矽移相脈衝發生器電路圖。
圖中，虛線框內為kc－1型集成觸發器內部電路，包括同步開關電路、鋸齒波形成電路、比較放大電路、脈衝形成電路。框外為外部電路，包括外接電阻、電容及脈衝放大電路。D1、D2、D3、R1、R2、R3、R4和T1組成同步開關電路，5.6端子引入兩相正弦同步電壓UT1和UT2。鋸齒波形成電路採用積分器電路，其運算放大器由T2、T3、T4、T5、T6、C3、組成。當UT1或UT2為負半周時，T1截止。15v電源通過R5、T5、T6、RY1、WY1、DY4以及R8對電容C3充電，在C3、RY1數值固定的情況下，其充電時間常數由WY1數值調整，達到改變C3端電壓上升率的目的。當UT1或UT2為正半周時，T1導通，C3經R4和T1迅速放電，這樣在C3兩端便得到鋸齒波電壓。由於C3的充電電流隨著電容端電壓的升高而不斷減小，因此輸出鋸齒波電壓不能保持線性增長，充電電流也不能準確計算。更換集成電路kc－1，R5、T5、T6的參數差異，將會給批量生產調測帶來麻煩。
由圖示可知，由於運算放大器中T3的基極接地，因此在正弦同步電壓UT1或UT2負半周時，T1截止時的基極電位約為－0.7V，此時對C3開始充電。
比較放大電路包括由T7、T8、T9組成的放大器和由T10、T11組成的射極輸出器、倒相器。比較放大器的一端由T8固定接地，另一端T7的基極電位由偏移信號Vp、移相控制信號Vy和鋸齒波同步電壓共同控制作用，以控制移相脈衝的產生時間。脈衝形成電路採用由T12、T13、T14和C4等元件組成的單穩態電路。改變電容C4的容量，便可改變輸出脈衝的寬度。外接電晶體Ty1和Ty2，組成脈衝放大電路。脈衝變壓器Tr的次級可產生前沿較陡的脈衝電壓Ug，上述電路的移相範圍可略大於180°。
附圖2，改進的可控矽移相脈衝發生器電路圖。
附圖3，改進的可控矽移相脈衝發生器電路各點波形圖。
圖2主要包括同步二極體D10、D11，超線性鋸齒波發生器，比較移相矩形波發生器及移相脈衝變壓器B。
由電源變壓器次級輸出的與電源同步的正弦電壓，經二極體D10、D11全波整流，其波形如圖3(a)虛線所示。集成運算放大器A1作為比較放大器，其反相輸入端接一固定正電壓Ec。由於其正相輸入端穩壓管DW1、電阻R10的削波作用，因此在A1的正相輸入端輸入為梯形波，如圖3(a)所示。設計時取DW1的穩壓值略高於DW2(VDW1＞VDW2)這樣，梯形波的平頂部分電壓值也略高於A1反相輸入端的電壓。在t0－t1、t3－t5期間內，A1正相輸入電壓低於反相輸入電壓，A1輸出為最大負壓。在t1－t3、t5－t7期間內，A1正相輸入電壓高於反相輸入電壓，A1輸出應為最大正向。但由於積分電容C10的存在，電容兩端電壓不能突變，恆定電流I= (VD W I- VD W 2)/(R14+ R15) 對C10充電，從而產生高線性度的鋸齒波電壓，如圖3(b)所示。C10反向放電時，電流經R14、R15及與之並聯的電阻R16，使鋸齒波下降速度加快，適當調節R14、可以使正向鋸齒波幅度在t1～t3期間達到最大，上部不產生平頂，以保證最大移相範圍。
集成運算放大器A2也作為比較放大器。其正相輸入端的鋸齒波電壓與反相輸入端上施加的移相控制電壓V控相比較，當兩輸入端的電壓發生相互交越時，如圖3(c)所示t2、t4、t6、t8，其輸出發生跳變，產生矩形波，如圖3(d)所示。改變V控，即可改變它們的交越時間，實現在t1～t3、t5～t7時域中的移相，接近180°，該矩形波經電阻R20、電容C11、微分脈衝變壓器B的次級輸出正脈衝經二極體D14、D15，電阻R21、R22分別送至電源主迴路中兩個可控矽的觸發控制極Ug1和Ug2，如圖3(e)所示。二極體D13吸收負脈衝。
本實用新型在實施時，A1、A2取雙運算放大器747，電阻、電容取值如圖2中所示，DW1穩壓值為6.2V，DW2穩壓值為5.1V。
圖4，本實用新型在DZW11型可控矽整流設備中的實施連接圖。
DZW11型可控矽整流設備，是一種專門設計用來滿足如程控電話交換機等一類有各種特殊要求的通信電源設備，採用雙相橋式半控整流電路，輸入220V交流供電，進入設備後分成兩路。一路經面板開關K，熔斷器RD1，至變壓器B1初級，其次級經橋式全波整流、濾波、由正負三端集成穩壓電路輸出±15V穩壓電源供設備內各部分電路工作用，同時向移相脈衝發生器提供同步正弦信號至圖2中D10、D11。另一路經斷路器丁的動合接點(過壓保護)、熔斷器RD2至主迴路變壓器B2。主電源電路由整流二極體DZ1、DZ2，可控矽SCR1、SCR2組成橋式半控整流電路、經濾波穩壓穩流等輸出直流，圖2中輸出的移相泳衝Ug1、Ug2分別控制SCR1、SCR2的觸發控制極，圖2中G端與圖4中SCR1、SCR2的陰極相連。U控來自穩壓電路中集成運算放大器A3的輸出，其正相輸入接設備內基準電壓，負相輸入端施加直流輸出取樣電壓、兩輸入電壓比較，控制可控矽的導通時間，達到穩壓輸出目的。
本實用新型的優點在於由於移相脈衝發生器中A1的兩輸入端引入了穩壓管DW1、DW2，且VDW1＞VDW2，即適當地加大了t0～t1、t3～t5的間隔，以保證可控矽有充分的關斷時間，增加了工作可靠性，此關斷時間可調；同時在鋸齒波正掃期間，由於對電容C10的充電電流為恆定電流，鋸齒波幅度與充電時間成正比，有良好的線性，而且與A1器件本身的參數無關，使電路有好的互換性；該鋸齒波與A2負輸入端輸入的V控進行比較移相時，在運算放大器A1、A2、A3正負工作電源確定的條件下，給定V控可以得出預期的相移，即相移與V控成正比，由於都採用集成運算放大器，可以方便地取V控的電壓範圍與鋸齒波相同，即獲得接近0～180°範圍內的相移。
本實用新型除了用作通信用穩壓、穩流可控矽整流器的移相脈衝發生器外，還可用於其他用途的可控矽移相脈衝發生器。
權利要求1.一種用於控制或調節交直流電功率變換的可控矽整流設備，主電源迴路的整流電路由整流二極體和可控矽組成，觸發可控矽控制極的移相脈衝發生器，以kc-1型集成觸發器為核心(包括引入與主電源同步的正弦信號的同步開關電路，採用積分電路產生鋸齒波的鋸齒波形成電路，採用差動放大器控制移相範圍的比較放大電路，採用單穩態電路產生觸發可控矽控制極的脈衝形成電路)和採用電晶體、脈衝變壓器的脈衝放大電路，其特徵在於移相脈衝發生器以雙集成運算放大器為核心，包括引入與主電源同步的正弦信號的二極體全波整流電路；鋸齒波形成電路採用一個集成運算放大器作比較放大器，其正負輸入端分別並接穩壓管DW1和DW2，並使VDW1＞VDW2，可調電阻R與負相輸入端串接，積分電容並接在輸出與負相輸入端間，在鋸齒波正掃期間以恆定電流I= (VD W I- VD W 2)/(R) 對電容C充電；採用另一個集成運算放大器作電壓比較、放大，其正相輸入端接鋸齒波電壓，負相輸入端接移相控制電壓V控，產生觸發可控矽控制極並同時實現移相的脈衝形成電路和採用電阻、電容、脈衝變壓器的微分電路。
2.根據權利要求1所述的用於控制或調節交、直流電功率變換的可控矽整流設備，其特徵在於所述的移相脈衝發生器中移相控制電壓V控，是集成運算放大器的輸出，其電壓範圍與鋸齒波輸出幅度相同。
專利摘要本實用新型涉及一種交直流電功率變換的設備，特別是可控矽整流設備中的移相脈衝發生器。該發生器一般包括鋸齒波發生、移相控制和脈衝形成、放大電路。本實用新型在Kc-1型集成移相脈衝發生器線路原理的基礎上，採用一塊雙集成運算放大器及穩壓管、電阻、電容等，使產生高線性度鋸齒波、移相控制簡單、準確，使理論計算與實際製作有較好的一致性。
文檔編號H02M1/06GK2031973SQ8820496
公開日1989年2月1日 申請日期1988年5月7日 優先權日1988年5月7日
發明者張承佐 申請人:北京海澱區玉淵潭華玉電子技術公司